Сравнительная характеристика ммо и мвс

МВС и ММО – квантово-механические методы описания химической связи. Для них характерны следующие общие черты:

1. Оба метода являются приближенными.

2. Они приводят к сходному результату для одних и тех же молекул.

3. Оба метода трактуют связь как результат обобществления электронной плотности связывающих электронов между ядрами.

4. - и -связи отличаются друг от друга как по характеру перекрывания электронных облаков, так и по свойствам симметрии.

Отличия:

Метод МО более общий и универсальный, обладает более совершенным математическим аппаратом и используется чаще в количественных расчетах. Его представление о полностью делокализованных молекулярных орбиталях, охватывающих все ядра системы, прогрессивны и физически адекватны.

ММО придает преувеличенное значение делокализации электрона в молекуле и основывается на одноэлектронных волновых функциях – молекулярных орбиталях.

Магнетизм и окраска вещества также легко объясняются ММО.

Метод ВС привлекателен своей наглядностью и простотой интерпритации, однако его представление о сохранении атомами практически полной индивидуальности не учитывает реального положения дел в молекуле.

МВС преувеличивает роль локализации электронной плотности и основывается на том, что элементарная связь осуществляется только парой электронов между двумя атомами.

Таким образом, МВС и ММО не исключают один другого, а взаимно дополняют. МВС более нагляден, а ММО более строг количественно.

Количественные расчеты в ММО, несмотря на свою громоздкость, все же гораздо проще, чем в МВС. Поэтому в настоящее время в квантовой химии МВС почти не применяется. В то же время качественно выводы МВС гораздо нагляднее и шире используются экспериментаторами, чем ММО. Основанием для этого служит тот факт, что реально в молекуле вероятность пребывания данного электрона между связанными атомами гораздо больше, чем на других атомах, хотя и там она не равна нулю. В конечном счете, выбор метода определяется объектом исследования и поставленной задачей.

7. Ионная связь. Металлическая связь. Донорно-акцепторная связь .Ионная связь

Ионы - это заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или присоединения электронов. Na: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ F: 1s² 2s² 2p⁵  

Химическая связь между ионами, осуществляемая за счет электростатического притяжения, называется ионной связью.

Если атом теряет один или несколько электронов, то он превращается в положительный ион - катион (в переводе с греческого - "идущий вниз). Так образуются катионы водорода Н⁺, лития Li⁺, бария Ва²⁺. Приобретая электроны, атомы превращаются в отрицательные ионы - анионы (от греческого "анион" - идущий вверх). Примерами анионов являются фторид ион F⁻, сульфид-ион S²⁻.

Катионы и анионы способны притягиваться друг к другу. При этом возникает химическая связь, и образуются химические соединения. Такой тип химической связи называется ионной связью:

Для возникновения ионной связи необходимо, чтобы сумма значений энергии ионизации E_i (для образования катиона) и сродства к электрону A_e (для образования аниона) должна быть энергетически выгодной. Это ограничивает образование ионной связи атомами активных металлов (элементы IA- и IIA-групп, некоторые элементы IIIA-группы и некоторые переходные элементы) и активных неметаллов (галогены, халькогены, азот).

Теоретически можно представить крайний случай, когда область перекрывания электронных облаков полностью смещена к одному из ядер. Такую связь называют ионной. Вещества с чисто ионной связью не известны.

Правильнее было бы называть ионную связь сильно полярной, полного перехода одного электрона к другому атому не наблюдается; в самых «ионных» веществах доля ионности связи не превышает 90%.

Поляризация – смещение электронной плотности эл. заряда под действием эл. поля.

Поляризуемость - это способность молекул (атомов или ионов) поляризоваться (т.е. становиться полярными или более полярными)под влиянием внешнего электрического поля (или под влиянием поля, создаваемого приблизившейся полярной молекулой). В молекуле каждый из ионов поляризуется под влиянием заряда другого иона. В результате возникает индуцированный наведённый диполь μ₁ и μ₂, направленный противоположно дипольному моменту молекулы, создаваемому ионами

Na⁺ Cℓ^- μ=q * ℓ μ_опыт.= μ - (μ1 + μ2) Вследствие поляризации ионов произойдёт перераспределение электронной плотности и дипольный момент молекулы понизится. Расчётное значение μ_(NaCℓ) =3,06^.10^-29Кл.м, что близко к опытному. Например: CsF обладает 90% - ионной связи и 10% - ковалентной полярной связью

LiH 80% 20% NaCℓ 80% 20%

Как правило ионные связи очень прочные, их энергия приблизительно равна энергии ковалентной связи. Основные свойства ионной связи:

1) вещества в твёрдом состоянии – кристаллы;

2) обладают более высокой температурой кипения и плавления, чем соединения с ков. связью;

3) обладают электропроводностью в расплавленном состоянии (NaCℓ);

4) имеют склонность растворяться в полярных растворителях (Н₂О).

Металлическая связь - Атомы металлов отличаются от атомов других элементов тем, что сравнительно слабо удерживают свои внешние электроны. Поэтому в кристаллической решетке металла эти электроны покидают свои атомы, превращая их в положительно заряженные ионы. "Обобществленные" электроны передвигаются в пространстве между катионами и удерживают их вместе. Межатомные расстояния в металлах больше, чем в их соединениях с ковалентной связью. Такая связь существует не только в твердых кристаллах металлов, но и в расплавах и в аморфном состоянии. Она называется металлической.

Металлическая связь - химическая связь, обусловленная наличием большого количества не связанных с ядрами подвижных электронов.

В соответствии с положением в периодической системе атомы металлов имеют небольшое число валентных электронов. Эти электроны достаточно слабо связаны со своими ядрами и могут легко отрываться от них. В результате этого в кристаллической решетке металла появляются положительно заряженные ионы и свободные электроны. Поэтому в кристаллической решетке металлов существует большая свобода перемещения электронов: одни из атомов будут терять свои электроны, а образующиеся ионы могут принимать эти электроны из “электронного газа”. Как следствие этого, металл представляет собой ряд положительных ионов, локализованных в определенных положениях кристаллической решетки, и большое количество электронов, сравнительно свободно перемещающихся в поле положительных центров. В этом состоит важное отличие металлических связей от ковалентных, которые имеют строгую направленность в пространстве. В случае металлов невозможно говорить о направленности связей, так как валентные электроны распределены по кристаллу почти равномерно. Именно этим и объясняется, например, пластичность металлов, т. е. возможность смещения ионов и атомов в любом направлении без нарушения связи.

В кристаллах металлов атомы ионизированы не полностью, и часть валентных электронов остается связанной. В результате возможно появление частично ковалентных связей между соседними атомами. Вклады ионной и ковалентной составляющей обнаружены во многих металлах. Металлическая связь имеет признаки, характерные как для ковалентной, так и для ионной связи. Важнейшим признаком металлов считают высокую электропроводность, которая уменьшается с ростом температуры. Электроны в металле беспорядочно движутся, переходя от одного атома к другому. А положительно заряженные ионы лишь слегка колеблются около своего положения в кристаллической решетке. Благодаря наличию свободных, не связанных с определенными атомами электронов, металлы хорошо проводят электрический ток и тепло. При нагревании металла колебания катионов усиливаются. Электронам труднее продвигаться между ними, поэтому электрическое сопротивление металла увеличивается.

Наличие свободных электронов обусловливают высокую теплопроводность металлов и характерный металлический блеск. Их высокая пластичность и ковкость связаны с возможностью взаимного смещения катионов в металлической кристаллической решетке без разрыва химической связи. Донорно-акцепторная связь.

Донорно-акцепторная связь (координационная связь, семиполярная связь) — химическая связь между двумя атомами или группой атомов, осуществляемая за счет неподеленной пары электронов одного атома (донора) и свободного уровня другого атома (акцептора). Донорно-акцепторная связь образуется часто при комплексообразовании за счет свободной пары электронов, принадлежавшей (до образования связи) только одному атому (донору). Донорно-акцепторная связь отличается от обычной ковалентной только происхождением связевых электронов. Реакция аммиака с кислотой состоит в присоединении протона, отдаваемого кислотой, к неподеленным электронам азота:

В ионе NH4+ все четыре связи азота с водородом равноценны, хотя отличаются происхождением. Донорами могут быть атомы азота, кислорода, фосфора, серы и др. Роль акцепторов могут выполнять протон, а также атомы с незаполненным октетом, напр. атомы элементов III группы таблицы Д. И. Менделеева, а также атомы-комплексообразователи, имеющие незаполненные энергетические ячейки в валентном электронном слое. Донорно-акцепторная связь называется иначе семиполярной (полуполярной), так как на атоме-доноре возникает эффективный положительный заряд, а на атоме-акцепторе — эффективный отрицательный заряд. Изображают эту связь стрелкой, направленной от донора к акцептору. См. также Ковалентная связь.